H.264帧内预测过程详解:从4x4到16x16模式

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帧内预测过程是H.264标准中的关键技术之一,它在编码过程中用于提高图像质量和压缩效率。当宏块的类型为I(Intra,即无依赖预测)或者SI(Subtraction,逐像素减去前一帧)时,会调用这一过程。输入包括去块效应滤波处理前的重建样点值以及相邻宏块的IntraNxNPredMode值,其中N×N可以是4×4或8×8。 预测过程的核心目标是利用当前宏块内的像素信息进行预测,从而减少所需的数据传输量。对于Intra_4x4和Intra_8x8预测模式,输出主要包括去块效应滤波后的重建样点值和色度预测样点值(当chroma_format_idc不为0时,对应于Cb和Cr两个颜色通道)。如果是非I_PCM类型的宏块,输出将是亮度预测值predL和色度预测样点值predC。而对于I_PCM类型的宏块,输出则包含未经过去块效应滤波的亮度和色度样点值。 帧内预测过程中,亮度分量的解码根据预测模式不同,分为三种情况:Intra_4x4、Intra_8x8和Intra_16x16,分别采用相应的8.3.1、8.3.2和8.3.3节定义的过程。色度分量的解码仅在chroma_format_idc不为0(即非单色模式)时进行,遵循8.3.4节的规则。 整个过程强调了在不同宏块类型和预测模式下的灵活性,旨在适应各种应用场景,如视频会议、数字存储、电视广播、互联网流媒体和通信等,同时考虑了对运动图像压缩性能的提升和跨网络环境的兼容性。H.264标准通过引入高级、高级10、高级4:2:2和高级4:4:4等不同的编码级别,增强了视频质量,扩展了其在不同分辨率和色彩深度下的适用范围。这一建议书自2005年发布以来,已成为国际上视频编码的通用标准,促进了高质量视频的传输、存储和使用。